Растениеводство. Озонирование зерна и семян (обработка зерна озоном)

Обработка зерна и семян озоном при хранении

Хранение зерна ответственный и сложный процесс, различные вредители могут принести колоссальные потери. По оценкам экспертов, потери на стадии хранения составляют от 5 до 15% мирового производства зерновых культур, а в некоторых развивающихся странах это число может достигать 50%

Озонирование семян и зерна позволяет эффективно бороться с вредителями, предотвратить распространение плесени и микроорганизмов.

Эффекты от обработки зерновых культур озоном:

• Уровень обеззараживания зерна (кукуруза, пшеница, ячмень и овес) и комбикормов при экспозиции от 15 минут до 1 часа достигает 80 – 95 % по общей обсемененности и 80 – 90 % по плесневым грибкам;
• Обработка продукции озоном не ухудшает ее органолептические и питательные свойства, при этом снижается их токсичность;
• Потери растениеводческой продукции при хранении после обработки озоном снижаются на 40-60% от существующих.

Преимущества применения озона в качестве дезинфицирующего средства:

• Озон, являясь одним из сильнейших окислителей, активно уничтожает различные виды и формы микрофлоры (бактерии, вирусы и плесень, микротоксины), разрушая мембраны и поверхностный слой протоплазмы клеток, что значительно снижает привыкаемость клеток к этому дезинфектанту;
• Озон может быть получен непосредственно на месте потребления из кислорода воздуха, что исключает необходимость доставки и хранения токсичных дезинфицирующих средств;
• Остаточный озон после обработки быстро превращается в кислород, что исключает загрязнение пищевой продукции вредными примесями и не вызывает аллергических заболеваний у обслуживающего персонала;
• Озон, являясь естественным компонентом чистой атмосферы Земли, при определенных концентрациях также как кислород участвует в биологических процессах живых организмов и оказывает на них благоприятное влияние;
• Автоматическое или дистанционное управление оборудованием для производства озона делают работу обслуживающего персонала безопасной.

Влияние озона на вредителей зерна

Вредители хлебных запасов причиняют большой ущерб: уничтожают зерна, загрязняют его и ухудшают качество, снижают всхожесть. Проводимые исследования показали, что озон поражает насекомых и клещей. Биологическая активность озона, оцененная выживанием, парализацией, смертностью и способностью к репродукции вредителей, зависит от вида вредителя, стадии его развития, концентрации озона, продолжительности воздействия, температуры и влажности зерна.

При низких концентрациях озона для уничтожения насекомых требуется большая экспозиция обработки до нескольких часов. После нее отмечается скрытый период поражения, длящийся 1-2 суток, когда обработанные озоном насекомые внешне не отличаются от контрольных. Затем насекомые выглядят парализованными и постепенно в течение последующих 3-5 суток вымирают.

Жуки рисового, суринамского мукоеда полностью вымирают сразу после обработки. Большая часть жуков амбарного долгоносика и малого мучного хрущака погибают сразу, а остальные находятся в глубокой парализации. Они вымирают лишь к пятому дню после обработки. Большую устойчивость проявляют жуки зернового точильщика. Сразу после обработки они находятся в парализованном состоянии. Полное вымирание жуков происходит через 10 суток после обработки.

Смертельное действие озона проводилось в преимагинальных стадиях развития (яйцо, личинка, куколка). Наиболее устойчивой к озону оказалась куколка. Поскольку яйца, личинки и куколки зернового точильщика развиваются скрыто внутри зерен и доступ озона к ним затруднителен, отсюда время экспозиции большое. Стадии (яйцо, личинка, куколка) малого мучного хрущака проходят свое развитие в межзерновом пространстве, поэтому они доступнее для воздействия озона. Проводилась оценка воспроизводства потомства родителями, которые выжили после обработки озоном в сублетальных режимах. Жуки, находящиеся в скрытом периоде поражения озоном, потомства не давали.

Результаты показывают, что насекомые более чувствительны к смертельному воздействию озона в сухом зерне по сравнению с его воздействием в зерне с более высокой влажностью. В отличие от ядохимикатов, которые действуют на оболочку насекомых, озон действует на плазму клетки, разрушая ее. Отсюда следует, что возврат к жизни насекомых после озоновой обработки исключен.

В эксперименте через слой зерна толщиной 30 метров нагнетали озоно-воздушную смесь с концентрацией озона 30-60 мг/м³ и выдерживали 30-60 минут. Затем отработанную смесь откачивали вентиляторами. Процедуру повторяли два раза через 7 и 10 дней. После каждой обработки зерно активно вентилировали в стационарной установке. Органолептические и физико-химические свойства зерна после обработки оставались в пределах нормы. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.

Таблица 1. Влияние озонирования на гибель вредителей

Влияние озона на патогенную микрофлору зерна пшеницы

Таблица 2. Влияние озонирования на гельминтоспориоз

Таблица 3. Влияние озонирования на фузариоз

Таблица 4. Влияние озонирования на альтернариоз

Применение озонирования в процессе предпосевной обработки и прорастания семян

Одним из основных путей увеличения урожая сельскохозяйственных культур является защита растений от болезней, в частности, от тех фитопатогенов, споры которых локализуются на поверхности семян. К наиболее вредоносным из них относятся возбудители твердой головни и корневых гнилей. Потери урожая зерновых культур от этих заболеваний могут достигать 20-35%. Одним из путей решения этой проблемы является применение озона. Из опытных данных известно, что при концентрации озона ~ 2 мг/м3 при 30-минутной обработке кукуруза, пшеница, ячмень и овес стерилизуется от всех видов микроорганизмов. При обработке семян ячменя озоно-воздушной смесью с концентрацией озона 6 мг/м3 и 10 мг/м3, урожайность была на 12.0 и 17.5% выше, чем при обработке ядохимикатами. Также по данным полевых испытаний зарегистрировано увеличение урожайности для пшеницы – 22.0%, гороха – 11.0% , гречихи -31%.

На основе целого ряда лабораторных экспериментов и исследований была определена оптимальная концентрация озона в ОВС (озоно – воздушная смесь). Наиболее существенные положительные изменения в параметрах роста были отмечены при концентрации озона в воздухе в объеме 5 мг/м3 и при обработке семян в течение 40 минут. Озон, как сильный естественный окислитель, приводит к усилению окислительных процессов в семени, которые не прекращаются в течение 7-10 дней хранения в обычных условиях. Поэтому ученые рекомендуют дать обработанному ОВС семени отлежаться 6-8 дней, оптимальный вариант – высевать семена в почву на 7-ой день. В семенах, обработанных озоном, активный атомарный кислород подавляет биотоксины и ингибиторы прорастания семян и активизирует начальный рост.

Полевые испытания, проведенные в сезон 2005 года, полностью подтвердили, а кое в чем и превзошли ожидания ученых от обработки семян хлопчатника озоном. Важнейший фактор – увеличение числа открытых коробочек на 5-13 процентов по отношению к контрольным, необработанным никакими химикатами, здоровым семенам. Другими словами, учеными был успешно найден новый метод протравки семян с положительным эффектом влияния дозированного атомарного кислорода на активизацию природных сил зародыша.

В целом, по итогам полевого сезона, преимущества нового метода протравки озоно-воздушной смесью против традиционной химической обработки семян хлопчатника выглядят внушительно: На 1-2 недели сокращается общий вегетационный период, созревание. Растения становятся более устойчивыми к болезням. На кустах появляются на 3-4 коробочки больше, что увеличивает урожайность на 10-12 процентов. Соответственно, увеличивается выход волокна. Более того, тщательная обработка результатов показала увеличение штапельной длины волокна и его крепости, и даже изменение метрического номера волокна.

Список источников

1. Озон в очистке газовых выбросов, сельском хозяйстве и подготовке питьевой воды / В.В Лунин, Н.В.Карягин, С.Н.Ткаченко, В.Г.Самойлович – Москва: МАКС Пресс, 2010. – 188 с.
2. Влияние  обработки  озоном  на  физиологические  параметры пшеницы / Авдеева В. Н., Безгина Ю. А., Любая С. И. – Современные проблемы науки и образования №2, 2013, – 48 с.